一種低電場光電子成像儀的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種低電場光電子成像儀。所述低電場光電子成像儀包括沿帶電粒子運動方向依次設(shè)置的激光作用區(qū)、自由飛行管和探測器，所述激光作用區(qū)包括沿帶電粒子運動方向依次相對平行間隔設(shè)置的至少四個極板，相鄰兩個所述極板之間形成有電勢差，且在所述激光作用區(qū)內(nèi)，所述電勢差的方向相同。本發(fā)明的有益效果在于：所述低電場光電子成像儀在極板總電勢差相同配置下實現(xiàn)了儀器測量過程保持低電場，使得在研究光與物質(zhì)作用的測量過程中，極大降低測量儀器本身所帶電場造成待測物質(zhì)性質(zhì)的改變。
【專利說明】
一種低電場光電子成像儀
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種低電場光電子成像儀。
【背景技術(shù)】
[0002]目前通行的低電場光電子成像儀是由荷蘭科學(xué)家Eppink和Parker于1997年設(shè)計發(fā)明，他們通過設(shè)計三塊帶圓孔的極板，在一定的優(yōu)化電壓配置下，形成離子透鏡，實現(xiàn)對具有相同速度但是不同位置的帶電粒子進(jìn)行聚焦，然后被飛行管后端的探測器收集，如圖1所示。其中三塊帶圓孔的極板的設(shè)置如下:Pl是排斥極極板，P2是加速極極板，P3是接地極極板。通過改變排斥極極板Pl和加速極極板P2的電壓，形成基于離子透鏡的聚焦電場，如圖2所示。在離子透鏡作用下，不同位置的帶電粒子聚焦在探測器的一個點上，這大大提高了離子速度成像的分辨率，如圖3所示。
[0003]然而，目前通行的基于三極板設(shè)計的光電子成像儀，由于極板數(shù)目太少，又要實現(xiàn)對帶電粒子的聚焦，造成了需求的總電勢差實現(xiàn)在這三塊極板上，從而造成極板間的電場強度很高。例如，如上的基于三極板設(shè)計的光電子成像儀的三塊極板設(shè)計電壓如下:整體上需求的電勢差為4000V，排斥極Pl為-4000V，加速極P2為-2790V，地極P3為OV。因為排斥極Pl與加速極P2的電勢差達(dá)到了 1210V，而加速極P2與地極P3的電勢差達(dá)到了2790V，因而造成了極板間的電場強度很高。光電子成像儀是用來研究激光與物質(zhì)的作用機理。而目前已經(jīng)有足夠證據(jù)證明物質(zhì)在外電場作用下的性質(zhì)將會改變，電場造成物質(zhì)性質(zhì)的改變的可能給測量激光與物質(zhì)作用的機理帶來了很大的不確定性。
[0004]因此，有必要提出一種可以降低極板之間電場強度的低電場光電子成像儀。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種可以降低極板之間電場強度的低電場光電子成像儀。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:一種低電場光電子成像儀包括沿帶電粒子運動方向依次設(shè)置的激光作用區(qū)、自由飛行管和探測器，其特征在于，所述激光作用區(qū)包括沿帶電粒子運動方向依次相對平行間隔設(shè)置的至少四個極板，相鄰兩個所述極板之間形成有電勢差，且在所述激光作用區(qū)內(nèi)，所述電勢差的方向相同。
[0007]優(yōu)選地，每一所述極板均為中心部分開圓孔的圓形極板，且每一所述極板的外徑相同。
[0008]優(yōu)選地，所述激光作用區(qū)包括沿帶電粒子運動方向依次相對平行間隔設(shè)置的第一極板、第二極板、第三極板、第四極板、第五極板和第六極板，所述第二極板、所述第三極板、所述第四極板、所述第五極板和所述第六極板的內(nèi)徑相同，且均大于所述第一極板的內(nèi)徑。
[0009]優(yōu)選地，靠近所述自由飛行管一端的所述極板接地。
[0010]優(yōu)選地，所述自由飛行管是金屬圓形管。
[0011]本發(fā)明的有益效果在于:所述低電場光電子成像儀在極板總電勢差相同配置下實現(xiàn)了儀器測量過程保持低電場，使得在研究光與物質(zhì)作用的測量過程中，極大降低測量儀器本身所帶電場造成待測物質(zhì)性質(zhì)的改變。
【附圖說明】
[0012]圖1是現(xiàn)有技術(shù)的光電子成像儀的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖2是圖1所示光電子成像儀的離子透鏡電勢分布效果圖；
[0014]圖3是圖1所示光電子成像儀對于具有一定位置分布的動能為4eV的光電子的聚焦效果的不意圖；
[0015]圖4是本發(fā)明提供的低電場光電子成像儀的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖5是圖4所示低電場光電子成像儀的離子透鏡電勢分布效果圖；
[0017]圖6是圖4所示低電場光電子成像儀對于具有一定位置分布的動能為4eV的光電子的聚焦效果的示意圖。
【具體實施方式】
[0018]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0019]除非上下文另有特定清楚的描述，本發(fā)明中的元件和組件，數(shù)量既可以單個的形式存在，也可以多個的形式存在，本發(fā)明并不對此進(jìn)行限定?？梢岳斫?，本文中所使用的術(shù)語“和/或”涉及且涵蓋相關(guān)聯(lián)的所列項目中的一者或一者以上的任何和所有可能的組合。
[0020]請同時參閱圖4和圖5，圖4是本發(fā)明提供的低電場光電子成像儀的結(jié)構(gòu)示意圖，圖5是是圖4所示低電場光電子成像儀的離子透鏡電勢分布效果圖。所述低電場光電子成像儀100包括沿帶電粒子運動方向依次設(shè)置的激光作用區(qū)10、自由飛行管20和探測器30，以及與所述激光作用區(qū)10電連接的電壓調(diào)整電路40。優(yōu)選地，所述探測器30是MCP&PS(Micro-channel Plate&Phorsphor Screen,微通道板&磷光屏)探測器。其中，所述自由飛行管20是具有較高磁導(dǎo)率的金屬圓形管，并用于為聚焦后的帶電粒子提供運動通道，所述探測器30用于收集并檢測通過所述自由飛行管20的帶電粒子。例如，所述自由飛行管20的尺寸可以為內(nèi)徑為960mm，外徑為I OOOmm，厚度為20mm。
[0021]在所述低電場光電子成像儀100中，帶電粒子通過所述激光作用區(qū)10進(jìn)行聚焦，并穿過所述自由飛行管20提供的運動通道，從而到達(dá)所述探測器30，進(jìn)而被收集并探測。
[0022]所述激光作用區(qū)10包括沿帶電粒子運動方向依次相對平行間隔設(shè)置的至少四個極板，相鄰兩個所述極板之間形成有電勢差，且在所述激光作用區(qū)10內(nèi)，所述電勢差的方向相同，而且，靠近所述自由飛行管20—端的所述極板接地。優(yōu)選地，每一所述極板均為中心部分開圓孔的圓形極板，且每一所述極板的外徑相同。例如，每一所述極板的厚度均為20mm，外徑均為1000mm。而且，相鄰兩個所述極板之間的間距相等，且均為200mm。
[0023]在本實施例中，所述激光作用區(qū)10可以包括沿帶電粒子運動方向依次相對平行間隔設(shè)置的第一極板11、第二極板12、第三極板13、第四極板14、第五極板15和第六極板16。其中，所述第六極板16接地設(shè)置。而且，所述第二極板12、所述第三極板13、所述第四極板14、所述第五極板15和所述第六極板16的內(nèi)徑相同，且均大于所述第一極板11的內(nèi)徑。例如，所述第二極板12、所述第三極板13、所述第四極板14、所述第五極板15和所述第六極板16的內(nèi)徑可以為200_，而所述第一極板11的內(nèi)徑為40_。
[0024]在所述激光作用區(qū)10內(nèi)，利用所述第一極板11、所述第二極板12、所述第三極板13、所述第四極板14、所述第五極板15和所述第六極板16共同分擔(dān)所述激光作用區(qū)10的電勢差，從而使得相鄰兩個所述極板之間的電勢差變小，避免所述極板之間的電場強度太高，而造成待測物質(zhì)性質(zhì)發(fā)生改變，進(jìn)而增加光電子成像儀的測量不確定性。
[0025]例如，如果所述激光作用區(qū)10的電勢差為4000V，則經(jīng)過優(yōu)化后的電壓為:所述第一極板11為4000V，所述第二極板12為3450V，所述第三極板13為2400V，所述第四極板14為1600V，所述第五極板15為800V和所述第六極板16為0V。其中，所述第六極板16接地。
[0026]因此，所述第一極板11和所述第二極板12的之間中間位置的電場強度僅為2.75V/mm，所述第二極板12和所述第三極板13的之間中間位置的電場強度僅為5.25V/mm。所述第三極板13和所述第四極板14的之間中間位置的電場強度僅為2.0V/mm，所述第四極板14和所述第五極板15的之間中間位置的電場強度僅為2.0V/mm，所述第五極板15和所述第六極板16的之間中間位置的電場強度僅為2.0V/mm。
[0027]請參閱圖6，是圖4所示低電場光電子成像儀對于具有一定位置分布的動能為4eV的光電子的聚焦效果的示意圖。本實施例提供的低電場光電子成像儀100對帶電粒子聚焦效果與現(xiàn)有光電子成像儀相同，即具有與現(xiàn)有光電子成像儀相同的成像效果。
[0028]需要說明的是，在現(xiàn)有技術(shù)中的光電子成像儀中，如果帶電粒子可以很好的聚焦在探測器，則光電子成像儀的排斥極極板與加速極極板的之間中間位置的電場強度為63.3V/mm，加速極極板與排斥極極板的之間中間位置的電場強度達(dá)到了 117.5V/mm。因此，相較于現(xiàn)有技術(shù)的光電子成像儀，在保持相同聚焦成像效果前提下，本實施例提供的低電場光電子成像儀100的電場強度大大降低。
[0029]相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提供的低電場光電子成像儀100在極板總電勢差相同配置下實現(xiàn)了儀器測量過程保持低電場，使得在研究光與物質(zhì)作用的測量過程中，極大降低測量儀器本身所帶電場造成待測物質(zhì)性質(zhì)的改變。
[0030]對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實施例的細(xì)節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現(xiàn)本發(fā)明。因此，無論從哪一點來看，均應(yīng)將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。不應(yīng)將權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記視為限制所涉及的權(quán)利要求。
[0031]此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但并非每個實施方式僅包含一個獨立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說明書作為一個整體，各實施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實施方式。
【主權(quán)項】
1.一種低電場光電子成像儀，包括沿帶電粒子運動方向依次設(shè)置的激光作用區(qū)、自由飛行管和探測器，其特征在于，所述激光作用區(qū)包括沿帶電粒子運動方向依次相對平行間隔設(shè)置的至少四個極板，相鄰兩個所述極板之間形成有電勢差，且在所述激光作用區(qū)內(nèi)，所述電勢差的方向相同。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低電場光電子成像儀，其特征在于，每一所述極板均為中心部分開圓孔的圓形極板，且每一所述極板的外徑相同。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的低電場光電子成像儀，其特征在于，所述激光作用區(qū)包括沿帶電粒子運動方向依次相對平行間隔設(shè)置的第一極板、第二極板、第三極板、第四極板、第五極板和第六極板，所述第二極板、所述第三極板、所述第四極板、所述第五極板和所述第六極板的內(nèi)徑相同，且均大于所述第一極板的內(nèi)徑。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低電場光電子成像儀，其特征在于，靠近所述自由飛行管一端的所述極板接地。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的低電場光電子成像儀，其特征在于，所述自由飛行管是金屬圓形管。
【文檔編號】H01J49/40GK106057629SQ201610597107
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年7月26日 公開號201610597107.8, CN 106057629 A, CN 106057629A, CN 201610597107, CN-A-106057629, CN106057629 A, CN106057629A, CN201610597107, CN201610597107.8
【發(fā)明人】劉玉柱, 肖韶榮, 夏俊榮, 蘇靜, 敖曠
【申請人】南京信息工程大學(xué)